الطباعة الحجرية للدوائر المتكاملة-عملية الحفر التعاونية

الطباعة الحجرية والحفر هما العمليتان الأساسيتان لنقل الأنماط النانوية، وتحدد دقة ودقة واتساقهما معًا الحد الأعلى لأداء الجهاز وإنتاجيته.

تقوم هذه الورقة بفرز الآليات الرئيسية ومعايير التحكم وأحدث التطورات التكنولوجية بشكل منهجي للعملية الكاملة للطلاء المقاوم للضوء والتعرض والتطوير والحفر.

التفاصيل هي كما يلي:

عملية الطباعة الحجرية

عملية النقش

عملية الطباعة الحجرية

في تصنيع شرائح الدوائر المتكاملة، تقوم عملية الطباعة الحجرية، باعتبارها التكنولوجيا الأساسية لنقل الأنماط، بتكرار تصميم الدائرة على القناع طبقة تلو الأخرى إلى سطح الرقاقة من خلال عمليات بصرية وكيميائية دقيقة، وكان تطورها التكنولوجي يدور دائمًا حول تحسين الدقة وتحسين استقرار العملية.

تطبيق مقاوم للضوء

تبدأ العملية بمرحلة الطلاء الدوراني لمقاوم الضوء - بعد أن يتم امتصاص الرقاقة بالفراغ- وتثبيتها على طاولة دعم طبقة الدوران، ويشكل مقاوم الضوء المتساقط طبقة موحدة بمساعدة قوة الطرد المركزي بسرعة عالية تصل إلى آلاف الدورات في الثانية، ويتم التحكم في سمك الفيلم بدقة من خلال اللزوجة الغروية وخصائص المذيب والدوران. حدود.

نظرًا لأن مقاوم الضوء حساس للغاية لدرجة الحرارة والرطوبة باعتباره مادة راتنجية حساسة للضوء، فيجب إضاءة منطقة مقاوم الضوء بإضاءة صفراء والحفاظ بشكل صارم على درجة حرارة ثابتة وبيئة رطوبة لتجنب التقلبات في خصائص المواد.

أنواع مقاومات الضوء

تنقسم مقاومات الضوء إلى فئتين وفقًا لخصائص تطورها: بعد التعرض، تذوب المنطقة المكشوفة في المطور ويتم الاحتفاظ بالمنطقة غير المعرضة؛ الغراء السلبي هو العكس، وتتم إزالة المنطقة غير المكشوفة. يعتمد الاختيار المحدد على المتطلبات الطوبولوجية لنمط الدائرة، مثل هياكل الخطوط الكثيفة التي تفضل المواد اللاصقة الإيجابية لتجنب عيوب تجسير الحواف.

مخبوز مسبقًا-.

بعد الطلاء بالدوران، يتم تسخين الرقاقة إلى حوالي 80 درجة في جو من النيتروجين لتعزيز تطاير المذيب المتبقي في الفيلم، وتحسين الالتصاق بين الطبقة اللاصقة والركيزة والقدرة على مقاومة تداخل التعرض.

Exposure

تعد مرحلة التعريض جزءًا مهمًا من نقل النمط، حيث يتم تحميل الرقاقة في آلة التعريض أو الماسح الضوئي. تقوم أجهزة الخطوة التقليدية بإسقاط نمط القناع على سطح الرقاقة بمقياس رباعي من خلال نظام عدسة التكبير، مع الدقة التي تتبع الصيغة

R=kω/NA

حيث α هو الطول الموجي لمصدر الضوء، وNA هي الفتحة العددية للعدسة، وk هو معامل العملية. في الوقت الحاضر، يستخدم مصدر الضوء الرئيسي ليزر ArF excimer بطول موجة يبلغ 193 نانومتر، وعدسة NA عالية لتحقيق دقة الطول الموجي الفرعي-. لاختراق حدود الحيود المادي، يتم استخدام تقنيات الدقة- الفائقة مثل التعرض المزدوج وأقنعة تحويل الطور- وتصحيح تأثير القرب البصري. باعتباره شكلًا مطورًا من أجهزة السائر، يستبدل الماسح الضوئي-التعرض للعرض الكامل من خلال التعرض للمسح الشقي، مما يؤدي إلى توسيع مجال الرؤية بشكل فعال وتقليل تأثير انحرافات العدسة، وأصبح أحد المعدات القياسية في العمليات المتقدمة.

مطلوب -تحميص ما بعد التعريض (PEB) بعد التعريض، والذي ينشط عامل إنتاج الحمض- في مقاوم الضوء من خلال المعالجة الحرارية الخفيفة، مما يعزز التفاعلات التحفيزية الحمضية-، مما يقلل من تأثيرات الموجة الدائمة ويزيد من حدة حواف النمط.

تطوير

في عملية التطوير، يتم إذابة منطقة التعرض للغراء الإيجابي في المطور القلوي، مما يشكل نمطًا بارزًا يتوافق مع القناع. يتم تعريف الغراء السلبي عن طريق إذابة المنطقة غير المكشوفة. بعد التطوير، يجب أن يتم تحميصه ومعالجته لتعزيز مقاومة النقش لمقاوم الضوء وتوفير قناع وقائي للحفر اللاحق أو زرع الأيونات.

في السنوات الأخيرة، اخترقت تقنية الطباعة الحجرية فوق البنفسجية القصوى (EUV) حد دقة الطباعة الحجرية الضوئية التقليدية باستخدام مصدر ضوء بطول موجي قصير يبلغ 13.5 نانومتر، وأصبحت حل التعريض الأساسي لعمليات 7 نانومتر وما دونها. من خلال الجمع بين تقنيات التنميط المتعددة مثل -التصوير المزدوج للمحاذاة الذاتية (SADP) والتصوير الرباعي للمحاذاة الذاتية -(SAQP)، تحقق الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية (EUV) تكاملًا أعلى مع التحكم الفعال في تكاليف العملية والإنتاجية.

بالإضافة إلى ذلك، تحقق الطباعة الحجرية النانوية (NIL)، باعتبارها تقنية تكميلية، إعدادًا لنمط أقل من -10 نانومتر مع طباعة عالية الدقة في سيناريوهات محددة، مما يوضح إمكانات التطبيق الفريدة. يستمر التطوير المنسق لهذه التقنيات في تعزيز تطور عمليات الطباعة الحجرية في اتجاه دقة أعلى ومعدلات عيوب أقل، ودعم الابتكار التكنولوجي وتكرار المنتج في صناعة أشباه الموصلات.

عملية النقش

في عملية الحفر لتصنيع الدوائر المتكاملة، يحقق الحفر الجاف والرطب تشكيل أنماط الأغشية الرقيقة من خلال التحكم الدقيق في عملية إزالة المواد، ويكمل الاثنان بعضهما البعض من حيث المسارات التقنية والسيناريوهات القابلة للتطبيق.

النقش الجاف

يستخدم النقش الجاف النقش الأيوني التفاعلي (RIE) باعتباره جوهرًا، وتعتمد معداته بنية لوحة متوازية: يتم وضع الرقاقة في القطب السفلي في الحجرة المفرغة، ويتم تأريض القطب العلوي، ويتم تحفيز الغاز المحقون عن طريق تطبيق -جهد كهربائي عالي التردد لتكوين البلازما، مما يؤدي إلى إنتاج أيونات موجبة وجذور حرة وجسيمات نشطة أخرى.

تقصف هذه الجسيمات سطح المادة عموديًا تحت تسارع المجال الكهربائي، وتتفاعل كيميائيًا مع الطبقة المستهدفة لإنتاج منتجات متطايرة، والتي يتم تفريغها من خلال نظام الفراغ لتحقيق تأثير النقش متباين الخواص. مفتاح هذه العملية هو نسبة الاختيار العالية، أي أن الفرق في معدل الحفر بين مقاوم الضوء وطبقة المادة يجب أن يكون كبيرًا بما يكفي لضمان دقة نقل النمط. في الوقت نفسه، من الضروري منع تأثير التحميل الجزئي لتجنب تقلب معدل الحفر الناجم عن اختلافات كثافة النمط المحلي، ولتقليل الضرر الكهروستاتيكي وإدخال الشوائب. لتحسين الدقة، غالبًا ما تستخدم تقنية RIE الحديثة مصادر البلازما المقترنة حثيًا (ICP) أو مصادر البلازما المقترنة بالسعة (CCP)، جنبًا إلى جنب مع مصدر الطاقة النبضي وتقنية تعزيز المجال المغناطيسي لتحقيق التحكم على نطاق النانو.

النقش الرطب

يعتمد النقش الرطب على التفاعل المباشر بين السائل الكيميائي والمادة، وينقسم إلى وضعين: الغمر والتدوير. يقوم النوع الغاطس بغمر الرقاقة في المحلول الكيميائي في خزان النقش، ويتحكم في معدل التفاعل من خلال الانتشار. يستخدم النوع الدوار ميكانيكا الموائع لتعزيز كفاءة نقل الكتلة عن طريق تدوير الرقاقة ورش السائل الكيميائي.

نظرًا لأن النقش الرطب متناحٍ بطبيعته، فإن خصائص الحفر الجانبي الخاصة به تحد من قدرة التصنيع الدقيق، ويتآكل قناع مقاومة الضوء بسهولة بواسطة السوائل الكيميائية، لذلك يتم استخدامه في الغالب لمعالجة الهياكل الكبيرة -أو المواد المحددة (مثل المعدن والألومنيوم والأكسيد). بعد التنميش، يجب إزالة مقاوم الضوء المتبقي عن طريق قولبة البلازما أو التقشير الكيميائي، حيث يستخدم قولبة البلازما بلازما الأكسجين لتحلل الطبقة اللاصقة، ويتم إذابة التقشير الكيميائي بشكل انتقائي باستخدام مذيب خاص.

في السنوات الأخيرة، تطورت تكنولوجيا الحفر نحو دقة أعلى وحماية البيئة. في المجال الجاف، يحقق حفر الطبقة الذرية (ALE) إزالة دقيقة على المستوى الذري الفردي من خلال تفاعلات الحد الذاتي المتناوبة -، والجمع بين المواد الانتقائية العالية ومعلمات البلازما المحسنة لدفع حدود دقة RIE التقليدية. وفي الوقت نفسه، يعمل هيكل التراص ثلاثي الأبعاد- والطلب على التغليف المتقدم على تعزيز تطوير حفر السيليكون العميق، وحفر الطبقة العازلة ذات نسبة العرض إلى الارتفاع العالية وغيرها من التقنيات، واستخدام -استراتيجيات خلط البلازما والغاز ذات درجات الحرارة المنخفضة لتقليل تلف الجدار الجانبي. فيما يتعلق بالعملية الرطبة، أصبح البحث والتطوير للحلول الكيميائية الصديقة للبيئة (مثل الفلور-تركيبات خالية ومنخفضة السمية-) اتجاهًا، مع المراقبة عبر الإنترنت وأنظمة التحكم في الحلقة المغلقة- لتحقيق التحكم الدقيق في معدل الحفر والمعالجة غير الضارة لسوائل النفايات.

0040-09094 غرفة 200 ملم

بالإضافة إلى ذلك، توفر تقنيات النقش الهجين، مثل العملية الجافة الرطبة-المدمجة، مزايا في سيناريوهات محددة، مثل تقليل إجهاد المواد من خلال المعالجة الرطبة ثم تجفيف قوالب الأنماط الدقيقة. تستمر هذه الابتكارات في دفع عملية النقش نحو اتجاهات أكثر كفاءة وأكثر مراعاة للبيئة وأكثر دقة، مما يدعم التحسين المستمر لأداء أجهزة أشباه الموصلات وتكاملها.